Aufgaben Metalle 2 PDF

AUFGABE 29 13 :. a. 2Na(s) + He(s) 2 NaH(s) b 2NG(s). + 02(g) >...

AUFGABE 29 13 :. a. 2Na(s) + He(s) 2 NaH(s) b 2NG(s). + 02(g) > - Napz c. 2Na() + S() NazS(L) = d 2 Nat H2(g) > Natrium als sehr reaktives das leicht (aq) 20Hast 2H20() + ALKALMETALL -. 2Na(x) + + , e. 2Na + 2 NHz -INaWHat Hz(g) Elektronen abgibt - wird dadurch zu einem Kation CNat) t > - H20 ist ein Ampholyt u. Kann sowohl als Säure als · Na siehe rechts auch als Base reagieren - hier wirkt es als schwache basisches Molekül mit gibt Protonen CH ) ab + schwach säure a NHz · einsamen Elektronenpaar am Stickstoff > - OXIDATION : Ö M ↳ kann H + abgeben , Na > - Nat + e wenn es mit > - REDUKTION : HH starkem Reduk I altzotze > 20H - - + H2 tionsmittel reagiert > - ZUSAMMENSETZEN : 2Nataro-aNaDH + H2 Na - Nat + e 3 stark exotherme Reaktion 3 GASBILDUNG (H2 2NHz + ze 2NHitHz Erklärung : ↳ Natronlage (NaDH) - basische Lösung bei NHz + e- NH + H > - 2Na + 2NH 3-2NaDH ein Molekül Ammoniak nimmt dieses e- auf , was dazu führt , das ein / + H2 Wasserstoff-Atom des Ammoniaks abgespalten wird Natriumamid , in nische · das Elektron reduziert ein HT-Ion des Ammoniaks zu einem neutra- Verbindung Len Wasserstoff-Atem (H) Verbindungen zwischen Me · zwei solcher H-Atome verbinden sich Sofort zu einem Molekül H2 ,fürDie VollständigeBilduneinem tallen und Nichtmetallen die auf elektrostatische Anziehung beruhen Atomen stammen ↳ bei den innischen Verbindung entsprechend werden zwei Moleküle Ammoniak benötigt - 3 en ziehen sich kationen (positiv geladene Inen) und Anionen (negativ geladene Teilchen) elektro- statisch an ! A AUFGABE 29 14. : · Definion-IONISIERUNGSENERGIEN : die Energie , die benötigt wird , um ein in das Gasphase be findliches Atom oder Molekeil zu ionisieren - er aus Valenzschale herausgetrennt - Ich entsteht ↳ d h.. um ein Elektron vom Atom oder Molekül zu trennen 3 die benötigte Energie kann durch Strahlung , durch hohe Temperaturen oder durch chemische Re aktionen geliefert werden ↳ Kern versucht mit seiner Positiven Ladung das er durch CoULOMBSCHE ANZIEHUNGS KRÄFTE das Ver lassen zu verhindern - von Außen muss eine Energie aufgebracht werden , um Anziehungskraft aus- zugleichen -ZIELSICHER IHRE TRENDS PERIODENSYSTEM ERCENNEN IM · in einer Hauptgruppe sinken die Ionisierungsenergien von oben nach unten ↳ Begründung Valenzschale entfernt sich immer weiter vom Kern (n für jede gefüllte Schale sinkt die : effektive Anziehungskraft zwischen Kern und Valenzelektron > - es befinden sich mehr Elektronen zwischen dem Kern und den herauszulösenden Elektronen ↳ weniger Ionisierungsenergie benötigt · innerhalb einer Periode nimmt die Ionisierungsenergie von links nach rechts zu ↳ Begründung : KERNLADUNG nimmt innerhalb einer PERIDDE von links nach rechts zu 3 zwar kommen steigender Kernladung auch mit Elektronen weitere dazu , aber diese schirmen das VALENZELEKTRON nicht so gut ab INISIERUNGSENERGIE steigt - AUSNAHME-ZWEITE UND FÜNFTE HAUPTGRUPPE ↳ ↳ : Begründung 2. HG : bei der IONISATION ein schon vollständig befülltes orbital (s) aufgebrochen ENERGETISCH UNGÜNSTIG ist daher werden müsste , was steigt die notwendig aufzubringende IDNISIERUNGSENERGIE -ANTWORT AUFGABE : ↓ betrachtet ein isoliertes Atom im Gaszustand in das NORMALROTENTIAL geht nicht nur die INIGERUNGSENTHALPIE , sondern auch die HIDRA- TIONSENTHALPIE ein ↳ diese ist für Lit-lohen größer als für das CS-Ion , da das kleine Lit-Ion stärker mit umge LTHUM REAKTIVER benen Teilchen Wechselwirkung tritt - in ~ betrachtet ein Atom in wässriger Lösung = DEFINITION NORMALPOTENZIAL : · gibt an , wie leicht ein Atom oder Ich ein Elektron aufnimmt oder abgibt negatives Normalpot. - Atom gibt eher e ab 2 ERKLÄRUNG HIBRATIONSENTHALPIE : Was ist Hydrationsenthalpie? Stell dir vor, du wirfst einen Würfel Zucker in eine Tasse Tee. Der Zucker löst sich auf und verschwindet scheinbar im Tee. Was passiert dabei auf molekularer Ebene? Die Hydrationsenthalpie beschreibt die Energie, die frei wird, wenn sich Wassermoleküle um ein Ion (ein geladenes Atom oder Molekül) anlagern. Das passiert beispielsweise, wenn ein Salz wie Kochsalz (NaCl) in Wasser gelöst wird. S+ Hy H St Chorid (CIY · , Natrium Wie funktioniert das? 20 se · (Nat Ionengitter: In einem Salz wie NaCl sind positiv geladene Natrium-Ionen (Na+) und negativ geladene Chlorid-Ionen (Cl-) in einem regelmäßigen Gitter angeordnet. Wassermoleküle: Wassermoleküle sind polar, d.h. sie haben einen positiv und einen negativ geladenen Pol. Anziehung: Wenn das Salz in Wasser gegeben wird, werden die Anziehungskräfte zwischen den Ionen im Gitter durch die Anziehungskräfte zwischen den Ionen und den Wassermolekülen überwunden. Hydrathülle: Die Wassermoleküle umhüllen die Ionen und bilden eine sogenannte Hydrathülle. Warum wird Energie frei? Die Bildung der Hydrathülle ist ein exothermer Prozess, das heißt, es wird Energie in Form von Wärme abgegeben.Diese Energie wird als Hydrationsenthalpie bezeichnet. Warum ist das wichtig? Die Hydrationsenthalpie ist ein wichtiger Faktor, der die Löslichkeit von Stoffen in Wasser beeinflusst. Je größer die Hydrationsenthalpie ist, desto leichter löst sich ein Stoff in Wasser. Ein einfaches Beispiel: Wenn du wasserfreies Calciumchlorid (CaCl₂) in Wasser gibst, wird so viel Wärme frei, dass sich die Lösung erwärmt.Das liegt daran, dass die Hydrationsenthalpie von Calciumchlorid sehr groß ist. Zusammenfassung Die Hydrationsenthalpie ist die Energie, die bei der Bildung einer Hydrathülle frei wird. Sie spielt eine wichtige Rolle bei der Auflösung von Salzen in Wasser. Solvatation: Ein ähnlicher Prozess, bei dem sich Lösungsmittelmoleküle (nicht nur Wasser) um Ionen anlagern. Gitterenergie: Die Energie, die benötigt wird, um ein Ionengitter zu zerbrechen. Löslichkeit: Wie die Hydrationsenthalpie die Löslichkeit von Stoffen beeinflusst. AUFGABE 29 15. : · GRÜNDE FÜR DIE ABWEICHUNG : N. HOHE LADUNGSDICHTE : · Lithiumion sind deutlich kleiner als die Ionen der anderen Alkali- metalle > - dadurch ist die positive Ladung des Lithiumkerns Stärker Konzen- triert u übt eine stärkere Anziehungskraft auf die er aus. > - führt zu einer höheren Polarisierungswirkung. Elektronen- (d h. wolke des Lithiumatoms kann leicht verzerrt werden 2 HÖHERE IONISVERUNGSENERGIE. : · Entfernung des Valenzelektrons von einem Lithiumatom erfordert mehr Energie als bei den anderen Alkalimetallen 3 macht li weniger reaktiv gegenüber Wasser u. Sauerstoff 3 3. STARKE POLARISIERBAREIT : · die hohe POLARISIERBARKEIT des Lithiumions führt dazu , das Lithiumverbindung einen höheren kovalenten Charakter haben ↳ dies bedeutet das die , Bindungen in Lithiumverbindungen nicht rein ionisch sind , sondern einen gewissen Anteil an Kovalentem Charakter aufweisen = KONSEQUENZEN FÜR DAS CHEMISCHE VERHALTEN : Bildung Verbindungen von mit höherem Schmelz- und Siedepunkt : · Kovalente Bindungen Stärker als ichische Bindungen Cer werden KOVALENTEN BIN- - ↳ Grund : in einer DUNG zwischen den beiden Atomen geteilt führt zu einer Stärkeren Anziehung - => um eine Verbindung mit Kovalenten Bindungen zu schmelzen oder zu verdampfen , muss mehr Energie aufgewendet werden um die Starken Bindungen zu brechen , > - EXKURS HOHE POLARISIERBARKEIT DES LITHUMS : : Was bedeutet Polarisierbarkeit? Stell dir das Lithiumion als eine kleine, positiv geladene Kugel vor. Die Elektronenwolke um dieses Ion ist nicht starr, sondern kann unter bestimmten Bedingungen verzerrt werden. Diese Verzerrungsfähigkeit wird als Polarisierbarkeit bezeichnet. Warum ist Lithium besonders polarisierbar? Das Lithiumion ist sehr klein im Vergleich zu den anderen Alkalimetallionen. Dadurch ist die positive Ladung des Kerns stärker konzentriert und übt eine stärkere Anziehungskraft auf die Elektronenwolke aus. Diese konzentrierte Ladung macht die Elektronenwolke des Lithiumions anfälliger für Verzerrungen durch äußere Einflüsse. Höherer kovalenter Charakter in Lithiumverbindungen: Was bedeutet kovalenter Charakter? Eine kovalente Bindung entsteht durch die gemeinsame Nutzung von Elektronenpaaren zwischen Atomen. Im Gegensatz dazu entsteht eine ionische Bindung durch die vollständige Übertragung eines Elektrons von einem Atom auf ein anderes. Warum haben Lithiumverbindungen einen höheren kovalenten Charakter? Die hohe Polarisierbarkeit des Lithiumions führt dazu, dass die Elektronenwolke des Lithiums in einer Verbindung mit einem elektronegativeren Atom (z.B. Fluor, Sauerstoff) in Richtung des elektronegativeren Atoms gezogen wird. Dadurch entsteht eine ungleichmäßige Verteilung der Elektronendichte, und die Bindung erhält einen partiellen kovalenten Charakter. Vereinfacht gesagt: Die Elektronen, die eigentlich ganz zum elektronegativeren Atom gehören sollten, werden durch das Lithiumion ein wenig "angezogen" und teilen sich sozusagen die Elektronen. Warum ist das wichtig? Eigenschaften der Verbindungen: Der höhere kovalente Charakter in Lithiumverbindungen führt zu Eigenschaften, die sich von den typischen Eigenschaften ionischer Verbindungen unterscheiden. Zum Beispiel haben Lithiumverbindungen oft höhere Schmelz- und Siedepunkte, da die Bindungen stärker sind. Reaktivität: Die Polarisierbarkeit beeinflusst auch die Reaktivität von Lithiumverbindungen. Lithiumorganische Verbindungen sind beispielsweise sehr reaktiv, da die Lithium-Kohlenstoff-Bindung einen hohen kovalenten Charakter aufweist. Ein anschauliches Beispiel: Stell dir eine Lithium-Fluor-Verbindung vor. Fluor ist sehr elektronegativ und zieht die Elektronen stark an sich. Das Lithiumion, aufgrund seiner hohen Polarisierbarkeit, gibt seine Elektronenwolke etwas ab, so dass die Bindung zwischen Lithium und Fluor nicht mehr rein ionisch, sondern teilweise kovalent ist. Zusammenfassung: Die hohe Polarisierbarkeit des Lithiumions ist eine Folge seiner kleinen Größe und führt dazu, dass Lithiumverbindungen einen höheren kovalenten Charakter aufweisen. Dieser kovalente Charakter hat Auswirkungen auf die Eigenschaften und die Reaktivität von Lithiumverbindungen 4 AUFGABE 29 16 :. RA enclotherme a) (acs) + H2T Caltz (s) d) (acs) + 2((s) - CaCz (Calciumcarbid) b) 3(a(s) + N2(g) + (azN2(s) e) (acs + 2Ho > - CaCelt) y + H c) 2(a(s) + 02(g) - 2(aO(s) AUFGABE 29 17. : a) 2A) + 302 - 2A(z(g) () 2AL + 20H + 6H20 - 2AL(CH)aa) + 3+ 2() 3t GH + b(2AL + GH((g) - > 2Aly + 3H 2(g) e) 2A) + > - 2AL (aalt 3Hz(g) c)uA) t 302 > - 2 Alz0z(s) AUFGABE 29 48. : ANTWORT LEGT IN DER PASSIVIERUNG : All Sauerstoff bildet sich sofort eine dünne , aber aus kommt -Passivierung : wenn mit in Berührung , Berst DICHTE ECHICHT aus Aluminiumoxid (Alzos) auf der Oberfläche (Schutz vor KORROSIONS ↳ diese Schicht ist so dicht und inert (träge/ wenig reaktionsfreudig) , das Sie das darunter liegende Metall vor weiterer Oxidation schützt - SCHUTZWIRKUNG Oxidschicht wirkt wie eine Barriere und verhindert , das Wasser oder andere Stoffe : mit dem reinen Aluminiummetall in Kontakt kommen - kann durch SäurFANGRuff aufgelöst ↳ dadurch wird die Reaktion effektiv unterbunden werden => KANN MAN NATRONLAUGE (NADH) IN EINEM ALUMINIUMGEFAB AUFBEWAHREN ? · nein , sollte man nicht · ALKALSCHE UMGEBUNG (NaOH) ist eine starke Base : Natronlauge ↳ in einer alkalischen Umgebung löst sich die Schützende ALUMINIUMOXIDSCHICHT auf · REAKTION ohne die Schützende oxidschicht kann das Aluminium direkt mit der Natronlauge : reagieren - dabei entsteht NATMUMALUMINAT und WASSERSTOFFGAS 2AL + 2 NaDH + GH20 > - 2Na[AL(H)n] + 3Hz 5 29 19 :. a) HYDROLYSE : · Aluminiumsulfid reagiert heftig mit Wasser 3 diese Reaktion wird als Hydrolyse bezeichnet · dabei zersetzt sich das Aluminiumsulfid unter Bildung von Aluminiumhydroxid u. Schwefel- Wasserstoff : AlzSz + GH20 + 2A)(OH)z + 3 +2 · das gebildete Aluminiumhydroxid ist UNLÖSLCH und fällt als weißer Niederschlag aus ↳ der SCHUFFELWASSERSTOFF ist ein übelrichendes Gas 2) INSTABILITÄT : · aufgrund der starken Hydrolyse ist Aluminiumsulfid in wässriger Lösung instabil · existiert also KEINE Gleichgewichtsreaktion es , bei der sich Aluminiumsulfid aus wässrigen * it-Ionen und Sulfidionen (52) bilden könnte 3) Warum ? ELEKTRONEGATIVITÄTSUNTERSCHIED : der Große ELEKTRONEGATIVITÄTSUNTERSCHIED zwischen Al- minium undSchwefel führt zu einer Stark POLAMSIERTE Al-S-Bindung H BASISCHE EIGENSCHAFTEN : SUI Hy · - j -S + - fidionen sich starke Basen t H 3 in wässriger Lösung reagieren sie S mit Wasser unter Bildung von Hydroxidionen und Schwefel- · AMPHOTERE EIGENSCHAFTEN VON ALUMINIUMHYDROXID : Wasserstoff ist amphoter , d h es kann sowohl als Säure als auch als.. & D -in Base reagieren alkalischer Umgebung löst es sich unter Bildung von Aluminat-Ionen auf #S - H 29 20. : Snacat + a) Sn + 202 > - SnClu() d) Sn + 2H caa) > - Hz (g) b) Sn + 0 - Sno(s) e) Sn + olt cag) + 2H20 - Sn(H)z + Hz c) Sn + 25 > - SnSz(s) f) 3Sh tuHNoj + 4HT-3SNO + 4ND + altzu G AUFGABE 29 24. : a) 3PDOz(s) - (schwaches Erwärmen) PbzOu(s) + 02(g) es 25nS2) + 25 - [Snz5o]"jaa) b) (starkes Erhitzen 2 PDO(s) 02(g) f) PDCzcs) Ging) PpCz(aa) 2PbO2() + - + > - c) PDO(s) + H20 + OHag) - PD(OH) (aa) 9) SnFu(s) + 2Fcag) > - SnFgaa) d) SnSc) + S2caq) > - keine Reaktion 7